Produzione efficiente per l’E-mobility

Schuler è nota per la fornitura di sistemi di stampaggio di parti strutturali e di carrozzeria in acciaio alto resistenziale, alluminio e materiali compositi. Questa stessa tecnologia viene utilizzata anche per i veicoli elettrici. Tuttavia, Schuler offre anche attrezzature per la produzione efficiente di nuclei di motori elettrici: i cosiddetti lamierini. Oltre a ciò, anche i contenitori prismatici per batterie che costituiscono il cuore del veicolo elettrico possono essere prodotti con le soluzioni Schuler.

“In generale, ci sono due modi per realizzare i contenitori prismatici per batterie”, ha spiegato recentemente Markus Röver di Schuler in occasione di una mostra virtuale dell’Associazione industriale meccanica tedesca VDMA: “partendo da un coil di lamiera da cui si ricava un pezzo grezzo per formare il contenitore della batteria mediante imbutitura profonda, oppure si partendo da un quadrotto di alluminio a misura”.

Tuttavia, nel primo caso, i fabbricanti possono sfruttare solo una parte del nastro di metallo a seconda delle dimensioni del pezzo grezzo e della larghezza della bobina di materiale. “Qui si può raggiungere un utilizzo del 65%, il che significa che il 35% del metallo diventa sfrido e quindi rottame”, illustra Röver, che è responsabile delle vendite E-Mobility presso Schuler. “Bisogna anche fare molte fasi di produzione complesse che limitano la produzione, poiché si deve anche trasferire il pezzo da una stazione di formatura all’altra”.

Nel secondo processo, il quadrotto di alluminio viene utilizzato quasi interamente. Grazie al processo di estrusione a impatto, la cassa prismatica della batteria viene prodotta in un unico colpo, seguito solo da una stiratura a parete per ottenere la geometria finale e da un’operazione di rifilatura. “Questa è una soluzione realmente applicabile per la produzione di massa di 20 o 30 milioni di pezzi all’anno”, sottolinea Röver. Mentre le casse imbutite possono raggiungere una produttività da 20 a 30 colpi/min, l’estrusione a impatto può raggiungere una cadenza che arriva fino a 100 colpi/min: “e il rapporto costo/prestazioni è migliore perché sono necessari meno operatori e uno stampo più piccolo”.

Oltre 700 presse vendute

Con l’estrusione a impatto, il materiale viene punzonato in una matrice, facendo sì che l’alluminio venga estruso facendole assumere la forma voluta. Schuler ha venduto più di 700 presse con questa tecnologia, quando l’azienda ha iniziato ad applicarla anche per la produzione di batterie circa quattro anni fa. Nella fase successiva lo spessore del materiale viene ridotto per mezzo di una stiratura a parete. In questo modo, la geometria viene calibrata allo stesso tempo. La rifilatura viene effettuata tagliando dall’interno del contenitore, in modo che la bava sia all’esterno. In questo modo, il contenuto non viene danneggiato quando viene riempito della batteria in un secondo momento. Poiché all’inizio del processo è stato applicato un lubrificante sulla bava, i contenitori devono essere lavati e asciugati alla fine della linea. La geometria e la superficie del prodotto finale viene infine ispezionata da telecamere.

“Nel nostro reparto di ricerca e sviluppo, possiamo fare una simulazione di nuove dimensioni, geometrie e materiali delle celle”, aggiunge Röver. “Schuler fornisce la linea di produzione come soluzione “chiavi in mano” che comprende gli utensili, l’unità di controllo integrata e il servizio completo. Secondo il concetto di Smart Press Shop dell’azienda, ogni macchina della linea è collegata a un data loft. Le informazioni sul tempo di funzionamento e dal controllo visivo possono essere utilizzate per applicazioni come il monitoraggio dei processi e la manutenzione preventiva, per esempio.

Ogni contenitore per batterie necessita anche di un coperchio, che viene prodotto in un’operazione di stampaggio. “Il pezzo in sé non è molto complicato – dice Röver, – ma nel processo a valle deve essere fatto molto lavoro di montaggio”. Tuttavia, alcune fasi possono essere integrate nel processo di formatura – la valvola di scoppio, per esempio: “Di solito qui viene applicata una lamina. Ma il metallo può anche essere fatto spuntare a una pressione definita: stampando una geometria corrispondente nel coperchio”. Ciò è possibile ad alte velocità, per esempio su una pressa Schuler da 200 tonnellate.

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